集鎮地質災害易發性分區研究
——以梅州市大埔縣銀江鎮為例

邱錦安，鄧志德，劉燕輝，金炯球，張 杰，童紀偉，謝潤培，梅偉標，黃宗萬

（廣東省地質災害應急搶險技術中心，廣州 510080）

0 引言

當前，集鎮發展和人口規模迅速增長，滑坡、崩塌、泥石流等地質災害日益嚴重。然而，以往的地質調查和評價成果已經不能滿足當前的災害監測預警、防控和集鎮建設規劃的需要。因此，在更加精確的地質資料，特別是在更大比例尺的勘查資料支撐下，對集鎮地質災害易發性進行分區研究顯得十分必要[1]。

目前，地質災害易發性研究的對象范圍以省域、市（州）域、縣（區）域為主[2]，如季建萬等[3]、周蘇華等[4]、張璽國等[5]分別以京津冀地區、福建省和西藏自治區為研究范圍，吳賴波等[6]、王雪冬等[7]、劉鑌鋒[8]分別以廣東珠海市、吉林和龍市和湖南耒陽市為研究范圍，周萍等[9]、孫濱等[10]、劉陽等[11]分別以四川理縣市、云南東川區和寧夏西吉縣為研究范圍，評估了地質災害易發性。上述研究從不同的研究范圍，選擇了研究方法和構建了評價指標，進而建立合理的評價模型，整體關于地質災害易發性的研究對鎮域范圍的地質災害易發性研究重視度不夠。

廣東省梅州市大埔縣銀江鎮境內有中低山、丘陵和沖積平原地貌，局部地質構造發育，地質環境條件較復雜，人類工程活動較為強烈。歷年來，銀江鎮地質災害頻發，已給當地社會發展造成較為嚴重的損失，并影響當地人民群眾的生命財產安全，一定程度上制約著當地經濟的發展[12]。因此，本文以大埔縣銀江鎮為例，在對其周邊致災地質環境深入詳細調查的基礎上，對其開展地質災害易發性評價，為當地人民群眾的生命財產安全、社會經濟發展提供有效保障。

1 研究方法

地質災害易發程度評價，旨在分析和評估一個區域地質災害發生的可能性大小。它反映了地質災害形成條件是否具備，也在一定程度預測了地質災害的危險范圍[13]。

1.1 分區原則

1.1.1 定性與定量的原則

目前，影響地質災害發生的因素多具不確定性。雖可借助各種數學模型進行分析，但定性指標的量化分級受主觀因素的影響仍然較大。因此，易發性分區的方法主要仍是采用定性與定量相結合。

1.1.2 主導因素原則

地質災害的發生與許多條件相關，如氣象、巖土體類型、人類工程活動等。但是每個條件影響的程度不一樣，應根據其致災作用大小來確定權重。

1.1.3 相似性與差異性原則

“區內相似、區際相異”是地質災害易發性區劃的基本原則[12]。在區劃中，若評價單元之間的基礎條件存在相似，則需要將其合并；若評價單元之間的基礎條件差異較大，則需要將其劃分成不同的區。

1.2 分區方法

基于地質災害現狀、潛在隱患狀況，結合地形、巖性、地質構造、降雨和人類工程活動等情況，進行地質災害易發性綜合指數計算。具體如式（1）所示[14-15]：

式（1）中：Zf為地質災害易發性綜合指數；Zx、Zq分別為現狀、潛在地質災害強度指數；r1、r2分別為Zx、Zq的權重值。

1.2.1 現狀地質災害強度指數Zx

現狀地質災害強度指數Zx可以用災害的點密度、面密度和體密度求得，如式（2）：

式（2）中：a為災害點數量密度指數；b為災害面積密度指數；c為災害體積密度指數。各密度指數計算公式為：個數密度a=x/0.25；面積密度b=y/60；體積密度c=z/100，其中x為各評價單元災害點個數，y為各評價單元災害點面積之和，z為各評價單元災害點體積之和。各密度指數的判定取值表1所示。

表1 密度系數強度指數取值表Table 1 Values of intensity index of density coefficient

1.2.2 潛在地質災害強度指數Zq

潛在地質災害強度指數Zq綜合考慮地形、巖性、地質構造、降雨和人類工程活動等情況，具體表達如式（3）所示：

式（3）中：Ti為潛在地質災害形成條件，本研究中包括坡度X、巖土體類型Y、斷裂密度D、年降雨量Q、人類工程活動強弱R；Ai為Ti的權重值。

各潛在地質災害形成條件易發指數賦值判定依據[16]：

坡度X：取分布相對均勻的5 根相鄰等高線，利用公式α=arctan（y/x）計算，其中x為相鄰5 根等高線的距離，y為5 根等高線的高差。依據計算出的地形坡度賦值：≥60°，賦值4；60°～45°，賦值3；45°～20°，賦值2；＜20°，賦值1。

巖土體類型Y：據各單元巖土體類型賦值。若一單元內有多種類型，按其對應數值及其所占面積比進行加權平均計算得分。侵入巖、塊狀變質巖，賦值4；砂頁巖、層狀變質巖，賦值3；灰巖，賦值2；沖洪積層，賦值1。

斷裂密度D：評價單元內有≥2 條構造通過，或有1 條構造通過且周圍單元內有≥1 條構造通過，為斷裂密集區，賦值4；評價單元內有1 條構造通過且周圍單元內無構造通過，或評價單元內無構造通過且周圍單元內有≥2 條構造通過，為斷裂較密區，賦值3；評價單元內無斷裂構造通過，周圍8 個單元內有1 條斷裂構造通過，為斷裂一般區，賦值2；評價單元和周圍8 個單元內無斷裂構造通過，為斷裂稀疏區，賦值1。

年降雨量Q：根據降雨量等值線通過單元所占面積比，進行加權平均計算，并按結果賦值?！?000 mm，賦值4；1800～2000 mm，賦值3；1600～1800 mm，賦值2；＜1600，賦值1。

人類工程活動強弱R：評價單元有＞5 處人工邊坡且有3條道路（包括公路和小路）通過或有重大工程措施，即人類活動強度強烈，賦值4；評價單元有3～5處人工邊坡且有公路通過或有中型工程措施，即人類活動強度中等，賦值3；評價單元有2～3 處人工邊坡或者1 條公路通過，即人類活動強度較弱，賦值2；評價單元沒有或者只有1 處人工邊坡且無其它人類活動跡象，即人類活動強度弱，賦值1。

根據上述計算方法，得出各評價單元的地質災害易發性綜合指數。利用GIS 軟件，使用克里金(Kriging)插值方法生成等值線圖。然后，結合實際情況，合并鄰近類似單元，劃定地質災害易發區。

2 案例應用

2.1 研究區概況

銀江鎮位于廣東省梅州市大埔縣西部，與梅江區西陽鎮毗鄰，地理坐標范圍為116°18′47.83″～116°33′10.61″E，24°11′15.89″～24°21′39.93″N，東西約23.5 km，南北約20 km。銀江鎮轄勝坑、坪上、車上、李子坪、礤頭、明德、明新、冠山、昆侖、坑頭、銀村、坑口和河口13 個行政村，全鎮總面積208.09 km2，常住人口26 707人（見圖1）。

圖1 大埔縣銀江鎮地理位置Fig.1 Geographic location of Yinjiang Town，Dapu County

銀江鎮地勢西北高、東南低，呈葫蘆形，南部一帶和北部局部為中低山地貌，中部銀江河沿岸為河谷平原地貌，其余大部分為低丘陵地貌，地形較起伏。屬亞熱帶季風氣候，氣候溫和，年降雨量分配不均，多集中在3～9 月。鎮內發育北西向的明山嶂斷層和桃源斷層，北東向的英雅斷層、韓江斷層。出露地層較多，以沉積巖為主，從老到新分別有：元古界震旦系，古生界二疊系，中生界三疊系、侏羅系，其晚侏羅世黑云母花崗巖體局部發育于銀江鎮南部、東南部發育[12]。地下水類型主要包括松散巖類孔隙水和基巖裂隙水，其中松散巖類孔隙水主要分布于河谷沖積平原、山間盆地、凹地及溝谷中。大氣降水是鎮域內主要的地下水補給來源。工程地質巖性組以層狀較硬碎屑巖組分布最為廣泛。地表植被覆蓋度高，以林地為主。

2.2 數據來源與處理

本研究數據主要來源于以下3個方面：

（1）基礎資料收集：依據研究區前期的地質調查資料和社會經濟數據，收集整理出大埔縣銀江鎮的自然地理環境、氣象水文條件、人類工程經濟活動和集鎮建設發展規劃等區域性基礎資料及地質災害現狀資料等。

（2）遙感影像解譯：在1∶2000 的遙感影像底圖上，解譯出行政村、自然村（包括有人工削坡建房的零散居民點）、廠區、公路鐵路沿線、重要工程設施等處的潛在地質災害隱患點以及地質災害體發育的地質環境背景條件。

（3）野外實地踏勘：在遙感解譯的基礎上，以專業調查為主的方法，使用1∶2000 數字正攝影像圖（DOM）（2016 年5 月）和1∶1000 的地形圖（國家2000 坐標系）以及野外定點用GPS 機Garmin etrex201x，以行政村為單位，獲取有人居住的村鎮居民點、電站、礦區、主要公共基礎設施、風景區等處的地質災害及其形成的地質環境條件的數據信息。并在研究區內重要地段（重要地質災害隱患點、人工邊坡點）進行無人機傾斜攝影（覆蓋區面積10 km2，含8處勘查點進行1∶500高精度無人機傾斜攝影）、正射影像攝影（覆蓋區面積25 km2），直觀獲取重要地質災害隱患點、人工邊坡點的地形地貌信息（圖2）。

圖2 銀江鎮無人機正射影像航拍范圍和典型地質災害隱患點（無人機三維傾斜攝影）Fig.2 UAV orthophoto aerial photography range and typical geological hazard points in Yinjiang Town（UAV 3D tilt photography）

經調查，銀江鎮地質災害及不穩定斜坡共1304 處，其中崩塌地質災害點23 處，滑坡地質災害點43 處，不穩定斜坡點330 處，人工邊坡908處。

2.3 評價單元與評價指標

將銀江鎮208.09 km2的區域按0.5 km×0.5 km的單元進行剖分，共得到833個評價單元。

進行銀江鎮地質災害易發性評價主要從坡度、巖土類型、斷裂密度、年降雨量以及人類工程活動強度等因素出發，結合當地地質災害發育特征，專家綜合評判，給出本研究各評價指標權重，如表2所示。

表2 銀江鎮地質災害易發性分區指標權重Table 2 Index weight of geological hazard susceptibility zoning in Yinjiang Town

2.4 評價結果

根據計算得到的銀江鎮各單元地質災害綜合易發性指數，使用克里金（Kriging）插值方法生成平面等值線圖（圖3）。

圖3 銀江鎮地質災害易發性綜合指數等值線圖Fig.3 Contour map of geological hazard susceptibility comprehensive index in Yinjiang Town

然后，使用自然裂點法，將銀江鎮地質災害易發程度分為3 級，分別是：＞5.0 為高易發區、3.5～5.0 為中易發區和＜3.5 為低易發區。同時，遵循地質災害易發分區原則和依據[17]，將地質災害易發程度相近的相鄰單元進行合并，得到銀江鎮地質災害易發性分圖（圖4）。

圖4 銀江鎮地質災害易發性分區圖Fig.4 Geological hazard susceptibility zoning map of Yinjiang Town

銀江鎮地質災害易發性分區具體如下（圖4）：

（1）高易發區：共4 個亞區（A1～A4），分別為：坑頭—昆侖—坑口村丘陵、盆地滑坡、崩塌高易發亞區（A1）、河口村盆地滑坡、崩塌高易發亞區（A2）、車上—明德——明新—銀村村丘陵、盆地滑坡、崩塌高易發亞區（A3）、坪上—勝坑村丘陵滑坡、崩塌高易發亞區（A4）。它們主要分布在銀江鎮北部/中部及西南部，總面積76.30 km2，占研究區總面積36.67%。區內有地質災害點及邊坡點共966 處，占總數的74.08%，其中滑坡24 處、崩塌18 處、不穩定斜坡244 處、人工邊坡680 處，災害點密度為12.66處/km2（表3）。

表3 銀江鎮地質災害易發性分區統計表Table 3 Statistical table of geological disaster susceptibility zoning in Yinjiang Town

（2）中易發亞區：共2個亞區（B1～B2），分別為：明德—銀村—坑口—冠山村丘陵、盆地滑坡、崩塌中易發亞區（B1）、坪上—李子坪—礤頭村丘陵、低山滑坡、崩塌中易發亞區（B2）。主要分布在銀江鎮中部，總面積76.21 km2，占研究區總面積36.63%。區內有地質災害點及邊坡點共328 處，占總數的25.15%，其中滑坡19 處、崩塌5 處、不穩定斜坡86 處、人工邊坡218 處，災害點密度為4.30處/km2（表3）

（3）低易發亞區：共4 個亞區（C1～C4），分別為：坑口—河口村盆地、丘陵地質災害低易發亞區（C1）、銀村鎮東南部低山、丘陵地質災害低易發亞區（C2）、坪上村東南部低山、丘陵地質災害低易發亞區（C3）、勝坑村南部中山、低山地質災害低易發亞區（C4）。主要分布在銀江鎮南部及東北部等，總面積55.75 km2，占調查區總面積26.71%。區內未發現地質災害隱患點，有邊坡點10 處，占總數的0.77%，災害點密度為0.18 處/km2（表3）。

3 結論

（1）在獲取廣東省梅州市銀江鎮地質災害資料中，采用1∶2000 衛星遙感數據資料，以遙感為主的“3S”技術和野外調查相結合的方法，提高了野外調查工作的效率；同時，采用無人機航拍，保證了人員無法到達區域的數據精度，為后續銀江鎮地質災害易發性分區結果的可靠性提供了基礎和依據。

（2）銀江鎮地質災害高易發區面積為76.30 km2，占研究區總面積的36.67%，區內有地質災害點及邊坡點共966 處，占總數的74.08%；中易發區面積為76.21 km2，占研究區總面積的36.63%，區內有地質災害點及邊坡點共328 處，占總數的25.15%；低易發區面積為55.58 km2，占研究區總面積的26.70%，區內未發現地質災害隱患點，有邊坡點10 處，占總數的0.77%。整體上，銀江鎮地質災害易發分區以中高易發區為主。

（3）影響銀江鎮地質災害易發性區劃的地質環境條件主要是區域內地形地貌為中低山丘陵，地層巖性、地質構造較為復雜，年降雨量充沛且集中，人類工程活動較強烈，削坡建房、切坡修路等現象突出。而降雨是誘發銀江鎮境內地質災害發生的最直接因素。

地質災害的易發性分析應當綜合考慮地形、巖性、地質構造、降雨和人類工程活動等形成條件。本文只是從這5個方面中選取主要的一個因子進行了粗略的判斷，未綜合的使用各因子。例如，在地形條件中，只考慮了坡度對地質災害發育的影響，而坡高、坡向、坡型等因子的作用未有闡述。因此，在今后的集鎮地質災害易發性評價中，要綜合考慮某一條件下各因子對地質災害發育的影響。